CN113387972A - 一种延迟荧光材料及其在有机电致发光器件中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电子元器件中的有机光电技术领域，特别涉及一种延迟荧光材料及其在有机电致发光器件中的应用；该延迟荧光材料的化学分子结构式如下，所述延迟荧光材料作为有机电致发光器件的发光层的材料应用。本发明所提供一种延迟荧光材料及其在有机电致发光器件中的应用，所涉及的材料为常规性能优良的有机半导体材料；利用碳硼烷作为受体片段的延迟荧光材料能够实现高效有机电致发光器件。
Description
技术领域
本发明涉及电子元器件中的有机光电技术领域，特别涉及一种延迟荧光材料及其在有机电致发光器件中的应用。
背景技术
有机电致发光器件(Organic light-emitting devices，OLEDs)是一种新型显示技术，广泛应用于平板显示，固态照明，柔性透明显示等常用生产和生活的各个领域，并且能够满足当下全世界对节约能源，低碳环保和绿色生活的要求。
1987年，美国柯达公司的C.W.Tang与Van Slyke等人成功研制了二层式的有机小分子电致发光器件。该绿光OLED可用不到10V的低驱动电压实现1％的外量子效率，功率效率达到1.5lm/W，发光亮度高达1000cd/m2。而后1990年英国剑桥大学的R H Friend等人制备了基于共轭聚合物PPV的聚合物发光器件，提高了器件寿命。1998年普林斯顿大学的S RForrest等人研发采用过渡金属复合物的磷光染料PtOEP进行掺杂，器件理论内量子效率达到了100％。2012年，基于延迟荧光与激基复合物机制OLED突破了传统荧光内量子效率25％的限制达到了100％。近年来，延迟荧光成为研究的热点，因为基于延迟荧光的器件理论内量子效率能达到100％。
延迟荧光材料通常由给体片段和受体片段连接而成。但不是所有的给体片段和受体片段简单连接都能够得到延迟荧光材料。通常需要给体片段和受体片段上的电子云分布有较少的重叠，从而能够获得较小的单线态-三线态能极差。只有这样才有机会利用三线态激子反向隙间窜越到单线态辐射跃迁发出荧光。因此只有少部分的给体和受体通过特定的连接方式连接才能够发出延迟荧光。本次发明，利用了一种新型的受体材料——碳硼烷与常用的给体材料结合实现了延迟荧光，并且利用其制备了有机电致发光器件。
发明内容
本发明的目的在于提供一种延迟荧光材料及其在有机电致发光器件中的应用，该材料利用碳硼烷作为受体片段，该器件能够实现大于普通荧光材料的外量子效率。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种延迟荧光材料，该延迟荧光材料的化学分子结构式如下。
进一步的，本发明涉及的延迟荧光材料的合成流程如下：
在氮气下将化合物1(2.30g，5mmol)和B10H12(SEt2)2(1.80g，6mmol)溶于45mL无水甲苯中，并将反应混合物加热至回流2天。冷却至环境温度后，添加甲醇(15mL)以淬灭残余的B10H12(SEt2)2，并在减压下除去溶剂。粗产物通过在碱性氧化铝上进行柱色谱纯化，得到目标碳硼烷化合物2。
具体的，所述延迟荧光材料作为有机电致发光器件的发光层的材料应用。
一种有机电致发光器件，包括位于衬底表面的阳极层，位于阳极层上的功能层和位于该功能层上面形成的阴极层，所述功能层包括空穴传输层、电子阻挡层、发光层、电子传输层、电子注入层，所述发光层为权利要求1所述的延迟荧光材料。
具体的，所述空穴传输层或电子阻挡层所用材料为芳香族二胺类化合物或者芳香族三胺类化合物或咔唑类化合物或星形三苯胺类化合物或呋喃类化合物或螺形结构化合物或聚合物材料中的一种或多种。
具体的，所述电子传输层所用材料为金属配合物或者噁二唑类化合物或者喹喔啉类化合物或者含氮杂环化合物或者蒽类化合物或者有机硅材料或者有机硼材料或者有机硫材料中的一种或多种。
一种有机电致发光器件的制备方法，包括以下步骤：
(1)用洗涤剂、乙醇溶液和去离子水对透明导电基片ITO玻璃进行超声清洗，清洗后用干燥氮气吹干；其中，玻璃衬底上面的ITO膜作为器件的阳极层，ITO膜的方块电阻为15Ω/sq，膜厚为150nm；
(2)将干燥后的基片移入紫外臭氧处理仪，对ITO玻璃进行紫外臭氧处理25min；
(3)将衬底移入真空镀膜室中依次进行阳极层、包括空穴传输层、电子阻挡层、发光层、电子传输层和电子注入层的功能层以及阴极层的制备，功能层按照器件结构依次蒸镀；
(4)测试器件的电流－电压－亮度特性曲线，并测试器件的发光光谱特性。
具体的，所述步骤(3)中的阳极层、功能层和阴极层直接依次制备于衬底上，或者经过有机溶剂稀释后依次制备于衬底上；所述阳极层、功能层和阴极层是通过真空蒸镀、离子束沉积、离子镀、直流溅射镀膜、射频溅射镀膜、离子束溅射镀膜、离子束辅助沉积、等离子增强化学气相沉积、高密度电感耦合式等离子体源化学气相沉积、触媒式化学气相沉积、磁控溅射、电镀、旋涂、浸涂、喷墨打印、辊涂、LB膜中的一种或者几种方式而形成。
本发明的有益效果为：本发明所提供一种延迟荧光材料及其在有机电致发光器件中的应用，所涉及的材料为常规性能优良的有机半导体材料；利用碳硼烷作为受体片段的延迟荧光材料能够实现高效有机电致发光器件。
附图说明
图1是本发明所提供的以碳硼烷为受体的延迟荧光材料的结构示意图；
图2是本发明所提供的基于延迟荧光材料的有机电致发光器件结构示意图；
图3是本发明所提供的实施例1中器件的电流密度-电压-亮度特性曲线；
图4是本发明所提供的实施例1中器件的发光光谱；
图5是本发明所提供的实施例1中器件的效率-亮度特性曲线。
其中，1、衬底，2、阳极层，3、空穴传输层，4、电子阻挡层，5、发光层，6、电子传输层，7、电子注入层，8、阴极层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1展示了本发明所使用的以碳硼烷为受体片段的延迟荧光材料的结构。
如图2所示，器件的结构包括衬底1，阳极层2，空穴传输层3，电子阻挡层4，发光层5，电子传输层6，电子注入层7，阴极层8。其中阳极层2位于衬底1表面，空穴传输层3、电子阻挡层4、发光层5、电子传输层6及电子注入层7位于阳极层2和阴极层8之间。
本发明中有机电致发光器件的衬底1为电极和有机薄膜层的依托，它在可见光区域有着良好的透光性能，有一定的防水汽和氧气渗透的能力，有较好的表面平整性，它可以是玻璃或柔性基片，柔性基片采用聚酯类、聚酞亚胺化合物中的一种材料或者较薄的金属。
本发明中有机电致发光器件的阳极层2作为有机电致发光器件正向电压的连接层，它要求有较好的导电性能、可见光透明性以及较高的功函数。通常采用无机金属氧化物(如氧化铟锡ITO、氧化锌ZnO等)、有机导电聚合物(如PEDOT:PSS，PANI等)或高功函数的金属材料(如金、铜、银、铂等)。
本发明中有机电致发光器件的空穴传输层3和电子阻挡层4作为阳极层2与发光层5之间的连接层，拥有合适的能级以利于空穴从阳极层2注入到发光层4，同时拥有较好的空穴传输性能。也能够阻挡电子向阳极移动。
本发明中有机电致发光器件的发光层5由图1所示的材料构成。基于碳硼烷的延迟荧光材料能够实现高效有机电致发光器件。
本发明中有机电致发光器件的电子传输层6拥有较好的电子传输性能，同时拥有合适的能级以利于电子注入到发光层5。
本发明中有机电致发光器件的电子注入层7为一层很薄的电子注入缓冲层，能有效地降低电子传输层6与阴极层8之间的电子注入势垒。常用的材料有LiF、Liq、Libpp等有机或无机材料。
本发明中有机电致发光器件的阴极层8作为器件负向电压的连接层，它要求具有较好的导电性能和较低的功函数，阴极通常为低功函数金属材料锂、镁、钙、锶、铝、铟等功函数较低的金属或它们与铜、金、银的合金。
采用本发明制备的有机光电器件结构举例如下：
玻璃/ITO/空穴传输层/电子阻挡层/发光层/电子传输层/电子注入层/阴极层
以下是本发明的具体实施例：
实施例1
如图2所示，器件结构中阳极层2为ITO，空穴传输材料3为TAPC，电子阻挡层4为TCTA，发光层5为图1所示材料，电子传输层6为TmPyPb，电子注入层7为LiF，阴极层8为Al。整个器件结构描述为：
玻璃衬底/ITO/TAPC(40nm)/TCTA(10nm)/图1材料(30nm)/TmPyPb(45nm)/LiF(0.8nm)/Al(80nm)制备方法如下：
①用洗涤剂、乙醇溶液和去离子水对透明导电基片ITO玻璃进行超声清洗，清洗后用干燥氮气吹干。其中玻璃衬底上面的ITO膜作为器件的阳极层，ITO膜的方块电阻为15Ω/sq，膜厚为150nm。
②将干燥后的基片移入紫外臭氧处理仪，对ITO玻璃进行紫外臭氧处理25分钟。
③将处理后的透明衬底传入高真空的有机蒸镀室，按照器件结构依次蒸镀各功能层及阴极层。蒸镀速率及厚度由安装在基片附近的膜厚仪监控。
④测试器件的电流－电压－亮度特性曲线，并测试器件的发光光谱特性，器件的测试结果如表1所示。
表1器件的测试结果
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种延迟荧光材料，其特征在于，该延迟荧光材料的化学分子结构式如下
2.根据权利要求1所述的一种延迟荧光材料的应用，其特征在于，所述延迟荧光材料作为有机电致发光器件的发光层的材料应用。
3.一种有机电致发光器件，其特征在于，包括位于衬底表面的阳极层，位于阳极层上的功能层和位于该功能层上面形成的阴极层，所述功能层包括空穴传输层、电子阻挡层、发光层、电子传输层、电子注入层，所述发光层为权利要求1所述的延迟荧光材料。
4.根据权利要求3所述的一种有机电致发光器件，其特征在于，所述空穴传输层或电子阻挡层所用材料为芳香族二胺类化合物或者芳香族三胺类化合物或咔唑类化合物或星形三苯胺类化合物或呋喃类化合物或螺形结构化合物或聚合物材料中的一种或多种。
5.根据权利要求3所述的一种有机电致发光器件，其特征在于，所述电子传输层所用材料为金属配合物或者噁二唑类化合物或者喹喔啉类化合物或者含氮杂环化合物或者蒽类化合物或者有机硅材料或者有机硼材料或者有机硫材料中的一种或多种。
6.根据权利要求3-5任一所述的一种有机电致发光器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)用洗涤剂、乙醇溶液和去离子水对透明导电基片ITO玻璃进行超声清洗，清洗后用干燥氮气吹干；其中，玻璃衬底上面的ITO膜作为器件的阳极层，ITO膜的方块电阻为15Ω/sq，膜厚为150nm；
(2)将干燥后的基片移入紫外臭氧处理仪，对ITO玻璃进行紫外臭氧处理25min；
(3)将衬底移入真空镀膜室中依次进行阳极层、包括空穴传输层、电子阻挡层、发光层、电子传输层和电子注入层的功能层以及阴极层的制备，功能层按照器件结构依次蒸镀；
(4)测试器件的电流－电压－亮度特性曲线，并测试器件的发光光谱特性。
7.根据权利要求6所述的一种有机电致发光器件的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中的阳极层、功能层和阴极层直接依次制备于衬底上，或者经过有机溶剂稀释后依次制备于衬底上；所述阳极层、功能层和阴极层是通过真空蒸镀、离子束沉积、离子镀、直流溅射镀膜、射频溅射镀膜、离子束溅射镀膜、离子束辅助沉积、等离子增强化学气相沉积、高密度电感耦合式等离子体源化学气相沉积、触媒式化学气相沉积、磁控溅射、电镀、旋涂、浸涂、喷墨打印、辊涂、LB膜中的一种或者几种方式而形成。
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